Dr inż. Strupiński: Uzyskiwanie grafenu jest bardzo tanie. Zmuszamy atomy węgla, żeby się połączyły

Wtorek, 27 października 2015 (10:15)

„Uzyskiwanie grafenu jest bardzo tanie. Tak naprawdę nic nie wytwarzamy. Jego grubość jest nikła” - mówi gość programu „Danie do Myślenia” w RMF Classic dr inż. Włodzimierz Strupiński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych. Strupiński jest szefem zespołu, który opracował i opatentował polską technologię produkcji taniego grafenu. Jak wygląda taka produkcja? „Hodujemy, zmuszamy atomy węgla do tego, żeby połączyły się w sześciokąty na powierzchni tworząc pojedynczą warstwę atomów” – odpowiada gość RMF Classic. „Mam grzałkę z grafenu. Na niej w naszym instytucie możemy usmażyć jajko sadzone, postawić kubek z kawą, rozgrzać ręce. Potrafimy jedną warstwą grafenu rozgrzać zwykłe szkło do 500 stopni” – mówi Strupiński. Zaznacza, że jego instytutowi „mało kto na świecie może dorównać jeśli chodzi o skalę i jakość produkcji grafenu”.

Tomasz Skory: Grafen zrobił w ciągu paru lat zawrotną karierę jako materiał przyszłości. Futurolodzy się rozpędzili parę lat temu w wymyślaniu rozlicznych zastosowań i przygasło... Niewiele słuchać o zastosowaniach grafenu. Co się dzieje z grafenem?

Dr inż. Włodzimierz Strupiński: Dobrze się dzieje. My akurat jesteśmy zadowoleni z tego, że przygasło. Możemy się skoncentrować bardziej na pracy, jako że szum medialny troszkę męczy i rozprasza. Natomiast to jest w tej chwili okres systematycznej pracy nad wdrożeniami grafenu, tych kierunków wdrożeń jest bardzo dużo, trzeba się temu poświęcić w pełni. Cały nasz wysiłek, czas jest wykorzystywany do tego, żeby te nasze dotychczasowe osiągnięcia wykorzystywać i próbować wdrożyć w prawdziwych komercyjnych produkcjach.

Od pomysłów na zastosowanie grafenu może wręcz głowa rozboleć, bo to są i powłoki antykorozyjne i jakieś tablety zwijane w rulon, ogniwa fotowoltaiczne, zwalczanie nowotworów, kamizelki kuloodporne, akumulatory, czujniki wychwytujące poszczególne cząsteczki, podgrzewane szyby, zastąpienie niemal krzemu w elektronice. Dlaczego tego wszystkiego jeszcze nie ma? Nic nie słyszymy o pierwszych wynalazkach. Pan ma grzałkę z grafenu?

Mam grzałkę z grafenu. Na tej grzałce w naszym instytucie możemy usmażyć jajko sadzone, albo ogrzać ręce, postawić kubek z kawą...

Ale grafen jest niewidoczny...

Jest niewidoczny, ale grzeje. Potrafimy rozgrzać taką szybę nawet do 500 stopni - niczym, czyli jedną warstwą grafenu, tak dla normalnego człowieka to jest nic, to jest zero grubości, tak jakby niczego nie było a potrafimy rozgrzać zwykłe szkło do tak wysokiej temperatury. Te wszystkie zastosowania się dzieją, to zajmuje czas. Normalne wdrożenie w firmach produkcyjnych  trwa 10 albo więcej lat. Lasery niebieskie, tzw. oświetlenie półprzewodnikowe, żarówki ledowe, to zajęło ludzkości kilkadziesiąt lat, 50, 60, żeby się pojawiły takie produkty w sklepach, więc to zajmuje czas. I to jest ten czas, który teraz się dzieje. We wszystkich ośrodkach na świecie pracuje się właśnie już nad  różnymi zastosowaniami. W samym Manchesterze buduje się drugi ośrodek za 100 milionów funtów po to tylko, żeby móc dalej kontynuować te badania i wdrażać nowe produkty.

Mówimy o Manchesterze dlatego, że stamtąd pochodzą dwaj rosyjscy - paradoks - tam pracują dwaj rosyjscy naukowcy, którzy pięć lat temu dostali za grafen Nobla. I to ledwo pięć lat upłynęło z tych 10 wdrożeniowych, tak?

Zaledwie pięć lat, zalewie cztery lata po odkryciu grafenu, więc to odbywa się wszystko w niezwykle dynamicznym tempie. Normalnie to zajmuje znacznie, znacznie więcej czasu. Tutaj niecierpliwość społeczeństwa jest wielka, bo dość wcześnie ogłoszono o tym odkryciu i że taki materiał jest. Więc wszyscy niecierpliwie oczekują już na produkty komercyjne. Natomiast tego nie da się oszukać, trzeba tę pracę wykonać.

Grafen jest wynalazkiem, który, jak mało co, pobudza wyobraźnię. Jak przeczytałem, jest 100 razy wytrzymalszy od stali, przewodzi elektryczność, jest bakteriobójczy, elastyczny, rozciągliwy, przezroczysty i przede wszystkim tak cienki, że właściwie dwuwymiarowy, czyli pozbawiony grubości. Grubość atomu jest właściwe pomijana, dlatego tej pańskiej grzałki nie widać, jak rozumiem,  na szybie. Jak można wytwarzać coś, czego nie widać? To się hoduję na podłożu, jak bakterie?

Powiedzmy, jest to wzrost kryształu rzeczywiście lub osadzanie, ale nie napylanie, ale osadzanie, czyli hodujemy, zmuszamy atomy węgla do tego, żeby połączyły się w pierścienie, takie sześciokąty na powierzchni, tworząc tę pojedynczą warstwę atomów. Nie jest to łatwe, muszę powiedzieć, że nasz instytut jest tutaj liderem w skali światowej, jeśli chodzi o umiejętność, ale nie tylko umiejętność wytworzenia tego grafenu, ale również wielkość powierzchni wytwarzanego grafenu. I tutaj wygrywamy różnego rodzaju konkursy w Europie, wchodzimy w dalsze takie możliwości współpracy i realizacji zastosowań. W tej chwili rozpoczynamy nowy projekt, w którym grafen będzie implementowany w technologii krzemowej, łączony z wielką, masową technologią krzemu, wykorzystywanego w elektronice. Takich kierunków zastosowań jest wiele, trzeba z jednej strony zweryfikować, co się da przełożyć na tę skalę produkcyjną.

A co jeszcze się nie opłaca...

A co jeszcze się nie opłaca np. Co jest bardziej atrakcyjne w danym rejonie, np. w Polsce nie będziemy budować tranzystorów CMOS krzemowych, natomiast możemy myśleć o powłokach antykorozyjnych, czy właśnie niewidocznych grzałkach, czy sensorach, detektorach i innego rodzaju kompozytach grafenowych do zastosowań medycznych.

Padło słowo opłacalność - dość powszechnie się uważa, ze uzyskiwanie grafenu jest piekielnie drogie. Rzeczywiście tak jest? Przecież to węgiel...

Właśnie jest odwrotnie, uzyskiwanie grafenu jest bardzo tanie, jest to jedna z najtańszych technologii w tej dziedzinie. My się zajmujemy technologiami półprzewodnikowymi, wiemy, ile to wszystko kosztuje. W porównaniu do tych półprzewodników, stosowanych w elektronice, technologia grafenowa jest dużo, dużo tańsza. Dlatego, że tak naprawdę nic nie wytwarzamy.

Wytwarzacie nic...(śmiech)

Wytwarzamy nic (śmiech)... Ta grubość grafenu jest tak nikła, że konsumpcja materiałów źródłowych do wytwarzania tego jest naprawdę nieznacząca przy pewnej automatyzacji procesów, to naprawdę są niskie koszty.

Czy Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych może konkurować w wytwarzaniu grafenu z innymi tego typu ośrodkami? Przeczytaj całą rozmowę na www.rmfclassic.pl

Artykuł pochodzi z kategorii: Danie do myślenia

Tomasz Skory